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中科院寧波材料所陳濤團隊 Adv. Funct. Mater.：在配位鍵精準調(diào)控的有機室溫磷光用于熒光-余輝雙模式加密取得進展
2024-04-01  來源：高分子科技

  現(xiàn)代科學技術(shù)迅猛發(fā)展的同時，虛假信息和假冒偽劣商品等問題日益嚴重，對國家安全、社會正常秩序以及人民健康、財產(chǎn)等構(gòu)成了嚴重威脅。近年來，科研人員開發(fā)了熒光標簽、全息、水印等光學技術(shù)與材料體系用于信息加密與防偽。依賴這些方法，相關(guān)問題得到了一定程度的緩解，但這些為人熟知的加密與防偽體系容易被仿制，造成假冒偽劣、信息泄露等問題依然層出不窮。因此，急需開發(fā)先進的光學加密與防偽技術(shù)，并研制新型光學材料以提高加密與防偽的安全等級。有機室溫磷光材料 (room temperature phosphorescence, RTP) 在關(guān)閉激發(fā)光源后仍能持續(xù)發(fā)光一段時間，可為信息加密與防偽提供額外的時間維度。然而，如何精準地調(diào)控RTP發(fā)光性能（強度、壽命、余輝持續(xù)時間等）依然是一個難以解決的科學問題。該問題的有效解決將有望實現(xiàn)按需獲得特定的RTP性能以更好地應用于信息加密、余輝防偽等領(lǐng)域。



  近年來，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所海洋關(guān)鍵材料重點實驗室智能高分子材料團隊陳濤研究員和樂曉霞副研究員一直致力于復合發(fā)光材料的可控構(gòu)建及其在信息存儲與加密、偽裝與防偽等方面的應用研究（Chem. Soc. Rev., 2024, 53, 606; Adv. Mater., 2024, DOI: 10.1002/adma.202311347; Adv. Mater., 2023, 35, 2300615; Angew. Chem.Int. Ed., 2023, 62, e202300417; Adv. Mater. 2022, 34, 2107452; Adv. Mater., 2022, 34, 2201262; Acc. Chem. Res. 2022, 55, 16, 2291; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 21890; Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 3640）。近日，該團隊報道了一系列余輝性能精確可調(diào)的RTP材料，并結(jié)合多色熒光建立了高安全等級的熒光-余輝雙模式加密與防偽體系。


  文中，作者受到海洋夜光藻晝夜顏色變化啟發(fā)，報道了一系列肉眼可見具有長波長熒光和短波長余輝的特殊材料體系，其兼具梯度余輝和多色熒光的特點，可以很好地應用于高安全等級的信息加密與防偽（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)，在有機RTP材料體系中引入動態(tài)的鑭系配位可以實現(xiàn)高效的配體到鑭系金屬離子的光敏化能量轉(zhuǎn)移。這樣可控的能量轉(zhuǎn)移不僅可以實現(xiàn)熒光連續(xù)變化，還可以精準調(diào)控余輝強度、壽命和持續(xù)時間（圖2）。基于多色熒光與精準的余輝梯度，建立了具有高安全等級的熒光-余輝雙模式加密與防偽體系（圖3）。由于材料具有優(yōu)異的透明性（可見光區(qū)的透過率>90%），因此在日光燈下不可獲取正確信息，顯示極好的信息隱蔽性。紫外燈下，依賴多色熒光顯現(xiàn)完整的信息。但只在關(guān)閉紫外燈后，才能進一步獲取真正的目標信息。這樣的多級加密體系在很大程度上杜絕信息的泄露與破譯。進一步地，憑借精確、可控的余輝梯度與多色熒光，發(fā)展了具有時空分辨特點的熒光-余輝雙模式防偽體系（圖4）。所構(gòu)建的防偽圖標在日光燈下不可見，紫外燈下顯現(xiàn)所隱藏的圖案。更重要的是，在撤去紫外光源后，防偽圖標將產(chǎn)生連續(xù)的時空變化，具有難以仿制的優(yōu)點。這種性能精準可控的復合RTP材料及余輝-熒光雙模式加密與防偽不僅為未來新型光學材料的開發(fā)奠定基礎，而且將啟發(fā)新一代加密與防偽技術(shù)的發(fā)展與進步。 


圖1：仿生構(gòu)建配位調(diào)控的有機室溫磷光及其熒光-余輝雙模式加密。


 圖2：有機室溫磷光的配位調(diào)控。


 圖3：熒光-余輝雙模式加密體系。


 圖4：熒光-余輝雙模式防偽體系。


  該工作以題為“Precisely Coordination-Modulated Ultralong Organic Phosphorescence Enables Biomimetic Fluorescence-Afterglow Dual-Modal Information Encryption.”發(fā)表于Advanced Functional Materials 上（Adv. Funct. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adfm.202310043.）。論文第一作者為中科院寧波材料所的尹光強博士，通訊作者為中科院寧波材料所的陳濤研究員和樂曉霞副研究員。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃(2022YFB3204301), 國家自然科學基金 (22205249), 中國博士后科學基金(2021TQ0341, 2022M723252), 浙江省自然科學基金(LQ23B040002), 寧波市自然科學基金(2021J203), 中國科學院寧波材料所所長基金(2021SZKY0305)等項目的資助。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202310043

  課題組鏈接：https://smartpolymers.nimte.ac.cn

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（責任編輯：xu）
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